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Plasmonic 느끼기를 위한 Microgel 대답하는 합성 교질

교수에 의하여 Luis M. Liz Marzan

Luis M. Liz Marzan, Departamento de Quimica Fisica, Unidad Asociada CSIC-Universidade de Vigo 36310 Vigo, 스페인 교수. 대응 저자: lmarzan@uvigo.es

적당한 전자기파로 비출 때 유도 전자의 응집성 진동에 근거를 두는 그들의 흥미로운 광학적 성질과 관련있는 응용이 귀금속 nanoparticles를 캡슐에 넣기에 대한 관심사에 의하여 유래합니다. nanoparticles에 있는 그 같은 전자 진동은 지방화한 지상 플라스몬 공명 또는 LSPRs 알려집니다. 대응 공명 주파수는 nanoparticles의 구성, 규모 및 모양을 통해 수 있어, 눈에 보이는 것 가깝 IR 괴기한 범위에 전형적으로 (금 조정될, 은 및 구리를 위해) 발생하. 이것은 LSPR 주파수에 예리하고 강렬한 멸종 악대를 초래하고, 그러나 현저하게 그것의 옆에 있는 분자의 화학 그리고 분광학에 영향을 미칠 수 있는 nanoparticles에 게다가 높은 전기장을 떠오릅니다 시작합니다.

가장 넓게 공부한 효력의 한개는 분자가 금속 nanostructures (SERS)에 흡착될 때 뿌려 신호를 뿌려 라만의 큰 증진이 기록되는 표면 강화한 라만입니다. 분자가 금속 표면에 가까운 근접에 있다 필수품은 일반적인 ultrasensitive 기술로 SERS의 응용을 제한하고, 그러므로 거기 액티브하게 분석물 분자를 덫을 놓고 금속 nanostructure에 가까운 가져올 수 있는 코팅 물자의 발달을 위한 필요입니다. [1]

이 문맥에서는, 중합체 히드로겔 시트 쉘 내의 금속 nanoparticle 구성하고 있는 nanocomposite 입자 교질은 이 문제 해결을 위해 적당한 후보자로 nanoparticle 코어의 photonic 속성 및 지능적인 microgel 코팅의 덫치기 능력을 결합하기 때문에, 보일 수 있습니다. 분명히, 그 같은 잡종 교질의 능률적인 제작은 코어 입자의 규모 그리고 모양에 정확한 통제를, 제대로 시스템의 광학적인 반응을 조절하는 방법 요구합니다.

이것은 십년간의 마지막 한 쌍 도중 주로 개발된 향상된 콜로이드 화학 방법을 통해 달성될 수 있습니다. 중합체 쉘에 대하여, 자극 대답하는 물자는 외부 엇바꾸기 및 조작을 위한 그들의 잠재력 때문에 특히 흥미롭습니다. 일반적인 보기는 많습니다 (N-isopropylacrylamide) (pNIPAM), 친수성, 근해 부는 국가에서, 근해에 있는 32 ºC 주변에 그것의 더 낮은 중요한 해결책 온도의 위 가열될 때 소수성의, 공 모양 국가에 (LCST) 상전이를 겪는 thermoresponsive 중합체. 지휘관 단위체의 추가는 온도 PH, 이온 세기 또는 빛과 같은 다른 자극으로 응답성을 추가하기 위하여 제시되었습니다.

우리는 최근에 비발한과 능률 Cetyltrimethylammonium 부롬화물 (CTAB) - 폴리스티렌 뇌관을 단 nanoparticles에 NIPAM 단위체의 얇은 폴리스티렌 쉘 그리고 연속적인 유화액 중합으로 처음 코팅을 관련시키는 pNIPAM를 가진 캡핑한 금 nanoparticles를 입히기 위하여 방법을 개발했습니다. [2] 유래 코어 쉘 구조물은 상세한 TEM, AFM 및 UV 힘 분광학 분석을 통해 결정적으로 성격을 나타냈습니다. 온도 몰고, 뒤집을 수 있는 팽윤 deswelling 전환은 (안팎이 없는 옷) 표면 플라스몬 교대를 통해서 쉽게 감시될 수 있는 순수한 microgel 시스템의 그것과 유사했던 전환 온도와 더불어 코어 쉘 시스템에서, 확인되었습니다.

microgel 내의 금속 코어의 추가 성장은 광학적인 반응 및 환경 감도를 조정하는 허용하는 CTAB 사격량의 기능으로 다른 형태학으로 이끌어 냅니다. 이 결과는 전부 촉매 작용 biosensing와 같은 응용을 위해 결정적인 금속 코어의 접근가능성을 설명합니다.

예를 들면, pNIPAM 쉘의 thermoresponsive 행동은 금 코어 [3]의 플라스몬 공명에 의해 지원된 라만 지상에게 (SERS) 강화한 뿌리기를 통해 즉시 검출될 수 있던 유기 오염물질을 붙잡기 위하여 이용되었습니다. 이 센서의 작동은 해결책에 있는 나프톨의 식별을 위한 숫자 1에서 설명됩니다. 나프톨은 금속 표면에 화학적으로 묶을 수 있는 작용기를 포함해, 그러나 microgel 통신망 안에 덫을 놓을 수 있어, LCST의 위 쓰러질 때 의미심장한 SERS 스펙트럼을 기록하는 것을 따라서 핵심을 도달하고 저희가 허용하. 흥미롭게, 나프톨 분자는 우리가 수감부는 뒤집을 수 있는 형식에서 작동한다고 말해서 좋다 그래야 온도가 낮아지골 microgel가 불을 때 풀어 놓아 얻습니다.

만화에서 보이는 것처럼, 불고 (좌우) 궤멸된 (중앙) microgel에 일치하는, (남겨두는) 다시 낮고, 높은 (중간) 저온에 10의 µM 1 나프톨과 접촉하여 Au@pNIPAM 교질에서, (맞은) 기록되는 숫자 1. SERS 스펙트럼. 고품질 SERS 스펙트럼은 궤멸한 국가에서서만 나프톨 분자가 금 코어의 옆에 덫을 놓기 때문에 기록될 수 있습니다.

이 지능적인 plasmonic 센서의 디자인에 있는 추가 어드밴스는 다음을 포함합니다:

  • 은 [4]를 가진 금 nanorods 그리고 그들의 제자리 코팅의 캡슐에 넣기, 또는
  • 금 코어 [5]의 표면에 니켈의 감소를 통해 자석 기능의 합동, 또는
  • 동일 microgels [6] 내의 작은 산화철 nanoparticles의 합동.

이 전략은 전부 다양한 분석물의 ultrasensitive 식별을 위한 소형화한 느끼는 장치의 제작으로 새로운 도로를 엽니다.


참고

[1] 보편적인 SERS 탐지, Chem를 위한 R.A. Alvarez Puebla, L.M. Liz Marzán, 함정 및 감금소. Soc. 목사 2011년. doi: 10.1039/c1cs15155j

[2] R. Contreras-Cáceres, M. Karg, I. Pastoriza Santos, J. Perez-Justee, J. Pacifico, T. Hellweg, A. Fernandez-Barberoo, L.M. Liz Marzán, thermoresponsive microgels, 전진에 있는 금 nanoparticles의 캡슐에 넣기 및 성장. Mater. 2008년, 20 1666-1670년.

[3] R.A. Alvarez Puebla, R. Contreras-Caceress, I. Pastoriza Santos, J. Perez-Justee, L.M. Liz Marzán 의 표면 강화한, 분광, 매우 과민한 분석, Angew를 위한 분자 함정으로 Au@pNIPAM 교질. Chem. Int. Ed.2009, 48, 138-143.

[4] R. Contreras-Cáceres, I. Pastoriza Santos, R.A. Alvarez Puebla, J. Perez-Justee, A. Fernandez-Barberoo, L.M. Liz Marzán 의 탐지, Chem를 뿌려 향상된 표면 강화된 라만을 위한 microgel 교질 내의 증가 Au/Ag nanoparticles. Eur. J. 2010년, 16, 9462 - 9467.

[5] A. Sánchez Iglesias, M. Grzelczak, B. Rodriguez-Gonzalezez, P. Guardia Girós, I. Pastoriza Santos, J. Perez-Justee, M. Prato, L.M. Liz Marzán 의 pNIPAM 입히는 Au nanoparticles, ACS Nano 2009년, 3, 3184-3190에 제자리 Ni 성장을 통해 다기능 합성 microgels의 종합.

[6] R. Contreras-Cáceres, S. Abalde-Cela, P. Guardia Girós, A. Fernandez-Barberoo, J. Perez-Justee, R.A. Alvarez Puebla, L.M. Liz Marzán 의 SERS ultradetection, Langmuir 2011년, 27, 4520-4525를 위한 다기능 microgel 자석/광학적인 함정.

Date Added: Aug 2, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 07:05

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